Nous tenons à remercier le Dr Felix Castellano (BGSU) et NR Neal pour des discussions et des conseils précieux. Nous tenons à remercier Obor &quot;Matériel Réseaux&quot; du programme et l&#39;Université d&#39;État de Bowling Green pour un soutien financier. Ce travail a été partiellement soutenu par la NSF dans le Prix CHE - 1112227.

1. Synthèse de nanocristaux de ZnSe de base 8 <ol><li> Lieu 7,0 g APD et d&#39;un barreau magnétique, dans un ballon à trois cols. </li><li> Dans un ballon séparé, mélanger 0,063 g et 2,4 Se TOP ml et ajouter une barre d&#39;agitation magnétique. Le mélange de sélénium et TOP doit être dégazée sous vide pendant 30 min. </li><li> Degas APD pendant 90 min à 120 ° C, puis mis sous flux d&#39;Ar avec un verre d&#39;échappement de large. </li><li> APD chaleur à 300 ° C et, et injecter mélange de Se. Laisser la température de retour à 300 ° C. </li><li> Injecter 1,0 ml d&#39;Et 2 Zn (10% en poids. Dans l&#39;hexane) dans le ballon de réaction et permettre de réagir à 265 ° C pendant environ 3 minutes, ou jusqu&#39;à ce que le pic d&#39;absorption exciton se déplace à une longueur d&#39;onde désirée (λ = 350-400 nm), sur lesquels enlever le ballon de le chauffe-ballon. </li><li> Une fois la température du ballon de réaction tombe à ~ 60 ° C, ajouter 12 ml de méthanol et scission entre deux tubes à centrifuger de 15 ml, couronnant avec du méthanol. Centrifuger pendant 5 min et versezla phase liquide. Redissoudre les nanocristaux précipités dans le toluène et le répéter. </li></ol> 2. La croissance des tiges CdS sur ZnSe Cores 9 <ol><li> Mélanger 3,0 g TOPO, 0,280 g ODPA, 0,080 g HPA, et 0,090 g CdO et ajouter une barre d&#39;agitation magnétique dans un ballon à trois cols. </li><li> Dans un ballon séparé, mélanger 0,120 g S, et 4,0 ml TOP et ajouter une barre d&#39;agitation magnétique. </li><li> Degas CdO solution pendant 45 min à 150 ° C et TOP pendant 45 min à 120 ° C, puis mis sous flux d&#39;Ar avec échappements verre large. </li><li> Chauffer la solution CdO à 380 ° C jusqu&#39;à ce que CdO est dissous et la solution est limpide et incolore. Pendant ce temps, chauffer la solution S à 120 ° C jusqu&#39;à ce que S est dissous et le mélange est limpide et incolore. </li><li> Ajouter tous les ZnSe partir de l&#39;étape 1 à la solution S. </li><li> Ajouter 2,0 ml de la solution TOP Cd et laissez la température de retour à 380 ° C. Une fois 380 ° C est atteinte, immédiatement injecter la solution dans la solution S cx. </li><li>Laissez les nanotubes de croître pendant 6-9 min, y compris le temps de récupération de température, et enlever le ballon de la chauffe-ballon. Plus la solution est laissée à la chaleur, le plus les tiges sera. </li><li> Le produit peut être un gel vert, ajouter le chloroforme pour liquéfier et divisée en deux flacons. </li><li> Nanocristaux précipité dans l&#39;éthanol, décante la phase liquide, et redissoudre le précipité dans du chloroforme nanocristaux. </li></ol> 3. La croissance de Pt Conseil sur les tiges 10 du CDS <ol><li> Mélanger 0,2 ml OA, 0,2 ml oléylamine, 10 diphényléther ml et 43 mg 1,2-hexadécanediol et ajouter une barre d&#39;agitation magnétique dans un ballon. </li><li> Dégazer le mélange pendant 1 heure à 80 ° C, puis mis sous flux d&#39;Ar et d&#39;accroître température à 200 ° C. </li><li> Ajouter un mélange de tiges de CdS dans le chloroforme et 20 mg de Pt (II) acétylacétonate. Après 5-7 min du mélange réactionnel étant à 190 ° C, la solution devient noire. Retirer le ballon de la chaleur. </li><li> Nanocristaux précipiter dans un 1Mélange 00:03 de méthanol au chloroforme avec une centrifugeuse et jeter la phase liquide. Redissoudre les cristaux précipités dans du chloroforme et de répétition. </li></ol> 4. Échange de ligand avec MUA 11 <ol><li> Dans un flacon, disperser nanotiges dans 10 ml de chloroforme. </li><li> Ajouter 0,1 g MUA à la solution nanotige et sonication jusqu&#39;à ce que tout le MUA est dissoute. </li><li> Dans un flacon séparé, dissoudre 0,1 g de KOH dans 20 ml d&#39;eau distillée triple (TDW). </li><li> Ajouter environ 5,0 ml de la solution TDW à la solution nanotige et agiter vigoureusement. </li><li> Centrifuger le mélange de l&#39;étape 4.4 à 6000 rpm pendant 1 min pour séparer les phases aqueuse et organique. </li><li> Recueillir le haut (aqueuse) et ajouter du méthanol pour obtenir une solution qui est de 3:1 méthanol à l&#39;eau. </li><li> Centrifuger le mélange de l&#39;étape 4,6 à 6000 rpm pendant 2 minutes pour précipiter les nanocristaux. Décanter la phase liquide et redisperser les cristaux précipités par sonication dans TDW. </li><li> Si l&#39;organic phase de l&#39;étape 4.5 conserve encore une partie de la couleur de la solution initiale nanocristal, répétez les étapes 4.4 à 4.7. </li></ol> 5. Synthèse de PbS Noyaux (Adapté de la réf. 12) <ol><li> Mélanger 0,49 g de PbO, 18 ml ODE, et 1-16 ml OA (fonction de la taille désirée, les rendements OA plus grosses particules) et d&#39;ajouter une barre d&#39;agitation magnétique dans un ballon à trois cols. </li><li> Dans un ballon séparé, ajouter 10 ml ODE et d&#39;un barreau magnétique. </li><li> Degas deux flacons pendant 1 heure à 120 ° C, puis mis sous flux d&#39;argon. </li><li> Chauffer la solution de Pb à 135 ° C. Pendant ce temps, laisser refroidir le ballon contenant uniquement ODE à la température ambiante. </li><li> Ajouter 0,21 ml TMS à l&#39;ODE température ambiante, puis injecter le mélange dans la solution de Pb à 135 ° C. </li><li> Chauffer le mélange à 135 ° C pendant 1-5 min (selon la taille désirée, plus les rendements de chauffage particules les plus grosses), et le placer dans un bain de glace pour arrêter la réaction. </li><li> Nanocristaux précipité dans l&#39;acétone distillée, verser desf la phase liquide, et dissoudre les cristaux précipités dans le toluène. Répéter deux autres fois. </li></ol> 6. La croissance de CdS Shell sur PbS noyaux 13 <ol><li> Mélanger 1,0 g CdO, 6 ml OA, et 15 ml ODE et ajouter une barre d&#39;agitation magnétique dans un ballon à trois cols. </li><li> Dans un ballon séparé ajouter 20-40 mg de cœurs PbS dissous dans du toluène et d&#39;un barreau magnétique. </li><li> Chauffer la solution CdO à 280 ° C jusqu&#39;à ce que la solution est limpide et incolore, puis refroidir à 100 ° C. </li><li> Chauffer la solution de PBS à 110 ° C pendant pas plus de 5 minutes pour faire évaporer l&#39;excès, mais pas la totalité, du solvant, puis injecter la solution de cadmium. </li><li> Chauffer lentement le mélange réactionnel à 120-160 ° C (selon l&#39;épaisseur désirée coquille). Pour plus minces coquilles (1-2 monocouches) stopper la réaction immédiatement après l&#39;injection de la solution de cadmium. </li><li> Une fois que la température désirée est atteinte, arrêter la réaction en plaçant le ballon dans un bain de glace. </li><li> Précipiter des cristaux dans de l&#39;éthanol, pour de la phase liquide, et redissoudre les cristaux précipités dans le toluène. Répéter deux fois. Le cycle de nettoyage final, dissoudre les cristaux et de stocker dans l&#39;octane anhydre. </li></ol> 7. Préparation de TiO 2 sur FTO / substrats de verre <ol><li> Lavez le FTO verre enduit avec du détergent (Alconox) et rincer avec de l&#39;eau déminéralisée. </li><li> Soniquer le verre dans le méthanol, l&#39;acétone, puis isoproponal, pour 5 min chacune et sec avec un débit Ar. </li><li> Placer le verre dans un bain de 75 mM de TiCl 4 dans de l&#39;eau désionisée et de la chaleur (sous air) pendant 30 min à 70 ° C. </li><li> Rincer le verre avec de l&#39;eau déminéralisée et sécher avec Ar, puis la chaleur (dans l&#39;air) à 450 ° C pendant 1 heure et laisser refroidir à température ambiante. </li><li> Tandis que le verre se refroidit, se dissolvent TiO 2 en pâte Dyesol terpinol dans un rapport de 3:1 en poids. </li><li> 3 gouttes lieu du mélange de TiO 2 sur le centre de la face de FTO une lame de verre sec qui a été traitée avec un TiCl 4rotation d pendant 6 sec à 700 rpm et 1 min à 2.000 tours par minute. </li><li> Recuire le glissement dans l&#39;air à 450-500 ° C jusqu&#39;à ce que le film vire au brun, ensuite ciel dégagé. </li></ol> 8. Spin Coating PbS / CdS dans un film <ol><li> Toutes les étapes de revêtement de spin sont réalisées dans une boîte à gants argon. </li><li> Lieu 4-5 gouttes de PBS / CdS à indice d&#39;octane (10 mg / ml) sur une lame encore à l&#39;étape 7 et laissez répartis jusqu&#39;à ce que le centre commence à sécher, puis tourner pendant 5 secondes à 600 tours par minute puis 15 secondes à 2500 tours par minute. </li><li> Placer 10 gouttes d&#39;une AMP 1:3: solution de méthanol sur la diapositive pour couvrir entièrement la surface, et un essorage pendant 5 secondes à 600 tours par minute, puis 15 secondes à 2500 rpm. </li><li> Laver la surface avec du méthanol en plaçant 10 gouttes sur le coulisseau et la filature de 5 s à 600 min, puis 15 secondes à 2.500 tours par minute. </li><li> Laver la surface à l&#39;indice d&#39;octane par la méthode décrite à l&#39;étape 8.4. </li><li> Répéter les étapes 8.2 à 8.5 pour chaque couche successive du film. </li><li> Recuire le film après chaque troisième couche à 150 ° C pendant 15 min. Le fiFilm interne doit avoir une absorbance 1,5 près à la longueur d&#39;onde du pic de la Caroline du Nord. </li></ol> 9. Dip Coating PbS / CdS Films <ol><li> Préparer une solution de 0,43 g d&#39;acétate de cadmium dans 80 ml de méthanol dans un bécher assez grand pour immerger complètement l&#39;échantillon. </li><li> Préparer une solution de sulfure de sodium nonahydraté (Na 2 S • 9H 2 O) dans 80 ml ​​de méthanol dans un bécher assez grand pour immerger complètement l&#39;échantillon. </li><li> Immerger l&#39;échantillon pendant 1 min dans le bain de cadmium, et rincer avec du méthanol. Puis plonger pendant 1 min dans le bain Sulfer, et rincer avec du méthanol. </li><li> Répétez l&#39;étape 9.3 jusqu&#39;à ce que les pores sont remplis (en général 4-8 fois). </li><li> Recuire l&#39;échantillon à 150 ° C pendant 15 min. </li></ol> 10. Traiter les films avec CTAB 14 <ol><li> Lieu de 0,25 ml de CTAB, dissous dans le méthanol, à une concentration de 10 mg / ml, sur le film de l&#39;étape 9 et laisser reposer pendant 1 min, puis tourner à 2500 tours par minute pendant 30 sec. </li&gt; <li> Rincer la lame avec 10 gouttes de méthanol et de spin à sec. </li><li> Répétez 10.1 et 10.2 fois. </li></ol> 11. Les résultats représentatifs L&#39;évolution des spectres d&#39;absorption et d&#39;émission correspondant à ZnSe / CdS / CN Pt au cours de chaque étape de la synthèse est suivie dans la figure 1. On peut voir que la figure 1b exprime les pics d&#39;absorption à ~ 350 nm et ~ 450, caractéristiques de ZnSe et CdS, respectivement, et, surtout, affiche désormais l&#39;apparition d&#39;un pic à ~ FL 550 nm. Cette fonctionnalité FL est un résultat de décroissance excitonique émissive à travers le ZnSe / interface CdS. Ce type II interdomaine FL est alors stoppée par la croissance de la pointe de Pt (figure 1c), en raison de l&#39;injection rapide de la électrons délocalisés dans la partie métallique. Cette séparation de charge ultra-rapide permet l&#39;utilisation de l&#39;électronique pour la réduction photocatalytique de l&#39;eau. Hydrophiles ligands MUA sont ensuite ajoutés pour faciliter èmee retrait du trou à partir du domaine de ZnSe, en augmentant la stabilité inhibant l&#39;oxydation du noyau semi-conducteur, ce qui permet la réduction soutenue de solaire H 2 (figure 2). À la suite de trou balayage, les ligands organiques deviennent plus sensibles à la photodégradation, mais cela peut être tout simplement atténué par l&#39;ajout de ligands frais, comme on le voit dans la figure 2. Ainsi, l&#39;introduction de ligands hydrophiles non seulement rendre le CN soluble dans l&#39;eau, mais ils ont aussi ajuster l&#39;énergétique du système pour protéger la nanostructure au coût du peu coûteuse, facile à remplacer tensioactifs organiques. Pour PbS / CdS nanocristal solides, la figure 3a et 3b montre un schéma du procédé de fabrication et le dispositif final. Figure 3c, une image MET des nanocristaux coeur / coquille, montre que les infiltrats CdS uniformément autour du noyau PbS. Le solide nanocristal se révèle être relativement exempt de pores dansLa figure 3d, une image au MEB de la section transversale d&#39;un dispositif. Une des conséquences de la croissance de la coquille, qui est observable, est un décalage vers le bleu à la fois l&#39;absorption et des pics d&#39;émission. Cette évolution est attribuable à la diminution de base PbS que les ions Cd s&#39;infiltrer davantage dans le noyau, et peut être vu dans la figure 4. Une forte augmentation de l&#39;émission peut également être vu dans la figure 4, en raison de l&#39;isolement renforcé quantique fournies par le shell CdS. La couche de CdS non seulement augmente l&#39;émission, il protège également le cœur, ce qui augmente la stabilité thermique du solide, à près de 200 ° C, près de 50 ° C plus élevée que d&#39;un solide PbS nanocristal seul. Les cellules solaires construites en utilisant cette architecture solide nanocristal ont non seulement montré une meilleure stabilité thermique, mais ont également été montré pour avoir des tensions de circuit ouvert (plus élevé aussi haut que 0,7 V) que les films ayant pour thématique organiquement liées. Ces films ont également montré une tolérance beaucoup plus élevé à des atmosphères d&#39;oxygène, d&#39;une durée de slusieurs jours dans des conditions atmosphériques normales sans dégradation. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig1.jpg" /> Propriétés Figure 1. Optiques de heteronanocrystals ouvrés. (A). L&#39;absorbance du CN ZnSe montrant une caractéristique λ = excitonique à 390 nm. Bandage émission n&#39;a pas été observé pour ces échantillons. (B). D&#39;émission et d&#39;absorption de ZnSe / CdS nanotiges issues de ZnSe CN coeur. (C). Absorbance de ZnSe / CdS nanotiges après le dépôt de Pt. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig2.jpg" /> Figure 2. Evolution de la production d&#39;hydrogène sur MUA plafonné ZnSe / CdS / Pt heteronanocrystals. La production d&#39;hydrogène est repris lors de l&#39;ajout de nouveaux ligands à la ZnSe / CdS / nanoparticules Pt. Le taux de production de H2 (la pente de la courbe expérimentale nouveau) après l&#39;addition de ligands frais (8-12<html> h) est approximativement la même que la dégradation de l&#39;avant initiale (0-8 h). <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig3.jpg" /> Figure 3. Représentation schématique de (a) les étapes de la fabrication de nanocristaux solides et (b) du dispositif photovoltaïque finale. Voici les images de MEB (c) PbS / CdS core / shell nanocristaux et (d) une vue de côté du solide nanocristal. <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig4.jpg" /> Changements figure 4. Dans l&#39;absorption (en bas) et d&#39;émission (CN haut de PbS résultant du dépôt d&#39;environ 1 monocouche de l&#39;enveloppe CdS. La contraction de l&#39;âme de la PbS échangeuse de cations est réfléchie en tant que décalage ≈ 150 nm en tant spectres. L&#39;intensité de fluorescence PbS est accrue en raison de la formation de type 1 hétérostructure. ve_content &quot;fo: keep-together.within pages =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig5.jpg" /> Figure 5. Représentation schématique de l&#39;alignement dans le niveau d&#39;énergie (a) ZnSe / CdS / Pt de base / tige / structures à pointes et (b) ZnTe / CdS / Pt de base / tige / embout structures. Le choix des matériaux appropriés est de la plus haute importance dans ces dispositifs, comme des trous de structures ensemencées ZnTe s&#39;asseoir dans un niveau d&#39;énergie qui permet de voyager au ligand défavorable.

<ol>
	<li>Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+-+Metal+and+Metal-+Semiconductor+Composite+Nanoclusters.">Metal - Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters.</a> Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).</li><li>Dawson, A., Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexation+of+Gold+Nanoparticles+with+Radiolytically+Generated+Thiocyanate+Radicals+((SCN)2.">Complexation of Gold Nanoparticles with Radiolytically Generated Thiocyanate Radicals ((SCN)2.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 960-966 (2001).</li><li>Borensztein, Y., Delannoy, L., Djedidi, A., Barrera, R. G., Louis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+of+the+Plasmon+Resonance+of+Gold+Nanoparticles+in+Au/TiO2+Catalyst+under+Oxidative+and+Reducing+Atmospheres.">Monitoring of the Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles in Au/TiO2 Catalyst under Oxidative and Reducing Atmospheres.</a> J. Phys. Chem. C. 114, 9008 (2010).</li><li>Acharya, K. P., Khnayzer, R. S., O'Connor, T., Diederich, G., Kirsanova, M., Klinkova, A., Roth, D., Kinder, E., Imboden, M., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Hole+Localization+in+Sacrificial+Hydrogen+Production+by+Semiconductor-Metal+Heterostructured+Nanocrystals.">The Role of Hole Localization in Sacrificial Hydrogen Production by Semiconductor-Metal Heterostructured Nanocrystals.</a> Nano Lett. 11, 2919 (2011).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Hydrogen+Production+with+Tunable+Nanorod+Heterostructures.">Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 1051-1054 (2010).</li><li>Pattantyus-Abraham, A. G., Kramer, I. J., Barkhouse, A. R., Wang, X., Konstantatos, G., Debnath, R., Levina, L., Raabe, I., Nazeeruddin, M. K., Gratzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depleted-Heterojunction+Colloidal+Quantum+Dot+Solar+Cells.">Depleted-Heterojunction Colloidal Quantum Dot Solar Cells.</a> ACS Nano. 4, 3374-3380 (2010).</li><li>Kinder, E., Moroz, P., Diederich, G., Johnson, A., Kirsanova, M., Nemchinov, A., O'Connor, T., Roth, D., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+All-Inorganic+Nanocrystal+Solids+through+Matrix+Encapsulation+of+Nanocrystal+Arrays.">Fabrication of All-Inorganic Nanocrystal Solids through Matrix Encapsulation of Nanocrystal Arrays.</a> J. Amer. Chem. Soc. 133, 20488-20499 (2011).</li><li>Davide, C. P., Liberato, M., Lucia, C. M., Stefan, K., Cinzia, G., Marinella, S., Angela, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+and+Phase+Control+of+Colloidal+ZnSe+Nanocrystals.">Shape and Phase Control of Colloidal ZnSe Nanocrystals.</a> Chem. Mater. 17, 1296-1306 (2005).</li><li>Carbone, L., Nobile, C., de Giorgi, M., Sala, F. D., Morello, G., Pompa, P., Hytch, M., Snoeck, E., Fiore, A., Franchini, I. R., Nadasan, M., Silvestre, A. F., Chiodo, L., Kudera, S., Cingolani, R., Krahne, R., Manna, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe/CdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach.">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).</li><li>Habas, S. E., Yang, P., Mokari, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Growth+of+Metal+and+Binary+Metal+Tips+on+CdS+Nanorods.">Selective Growth of Metal and Binary Metal Tips on CdS Nanorods.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 3294-3295 (2008).</li><li>Costi, R., Saunders, A. E., Elmalem, E., Salant, A., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+Light-Induced+Charge+Retention+and+Photocatalysis+with+Hybrid+CdSe-Au+Nanodumbbells.">Visible Light-Induced Charge Retention and Photocatalysis with Hybrid CdSe-Au Nanodumbbells.</a> Nano Lett. 8, 637-641 (2008).</li><li>Hines, M. A., Scholes, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+PbS+Nanocrystals+with+Size-Tunable+Near-Infrared+Emission:+Observation+of+Post-Synthesis+Self-Narrowing+of+the+Particle+Size+Distribution.">Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission: Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution.</a> Adv. Mater. 15, 1844-1849 (2003).</li><li>Pietryga, J. M., Werder, D. J., Williams, D. J., Casson, J. L., Schaller, R. D., Klimov, V. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilizing+the+Lability+of+Lead+Selenide+to+Produce+Heterostructured+Nanocrystals+with+Bright,+Stable+Infrared+Emission.">Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 4879-4885 (2008).</li><li>Tang, J., Kemp, K. W., Hoogland, S., Jeong, K. S., Liu, H., Levina, L., Furukawa, M., Wang, X., Debnath, R., Cha, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal-quantum-dot+photovoltaics+using+atomic-ligand+passivation.">Colloidal-quantum-dot photovoltaics using atomic-ligand passivation.</a> Nat. Mat. 10, 765-771 (2011).</li></ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Cette étude démontre comment les architectures composites de nanocristaux inorganiques peuvent être utilisées pour obtenir une séparation spatiale des charges photo-induites. En particulier, ces composites permettent d&#39;affiner la répartition des charges entre les deux domaines, qui sont alors disponibles pour réaliser soit fonction photocatalytique ou photovoltaïque. Par exemple, photocatalyseurs efficaces peuvent être faites si donneur et accepteur domaines nanocristaux sont intégrés dans une nanoparticu...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires (optionnel) </td></tr><tr><td> octadécylamine (APD), 90% </td><td> Pêcheur </td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td> le sélénium (Se), 200 mesh </td><td> Acros </td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td> tri-n-octylphosphine (TOP), 97% </td><td> Strem </td><td> 15-6655 </td><td> Sensible à l&#39;air </td></tr><tr><td> diéthyl zinc (Et2Zn), 10% en poids. </td><td> Aldrich </td><td> 22080 </td><td> Sensible à l&#39;air, la lumière Sensible </td></tr><tr><td> méthanol, 99,8%, anhydre </td><td> Aldrich </td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td> le toluène, 99,8%, anhydre </td><td> Aldrich </td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td> tri-n-octylphosphine oxyde (TOPO), 99% </td><td> Aldrich </td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> n-octadécylphosphonique acide (ODPA), 98% </td><td> Synthèse PCI </td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic acide (HPA), 98% </td><td> Synthèse PCI </td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td> l&#39;oxyde de cadmium (CdO), 99,99% </td><td> Aldrich </td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td> soufre (S), 99,999% </td><td> Acros </td><td> AC19993-0500 </td><td> Forte odeur </td></tr><tr><td> 11-mercaptoundécanoïque acide (MUA), 95% </td><td> Aldrich </td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td> l&#39;hydroxyde de potassium (KOH) </td><td> Acros </td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td> chloroforme </td><td> VWR </td><td> EM-1-CX1059 </td><td></td></tr><tr><td> l&#39;oxyde de plomb (PbO), 99,999% </td><td> Aldrich </td><td>32306-1KG </td><td></td></tr><tr><td> 1-octadécène (ODE), 90% </td><td> Aldrich </td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td> l&#39;acide oléique (OA), 90% </td><td> Aldrich </td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td> bis (triméthylsilyl) sulfure (TMS), le grade synthétique </td><td> Aldrich </td><td> 283134-25G </td><td> Sensible à l&#39;air, une odeur forte, très réactif </td></tr><tr><td> acétone </td><td> EMD Chemicals </td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td> l&#39;acétate de cadmium </td><td> Acros </td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td> sulfure de sodium nonahydraté (Na 2 S • 9H 2 O), 98% </td><td> Alfa Aesar </td><td> CB1100945 </td><td> Sensible à la lumière </td></tr><tr><td> le bromure d&#39;hexadécyltriméthylammonium (CTAB), 99% </td><td> Sigma </td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td> oléylamine, 70% </td><td> Aldrich </td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td> diphényléther </td><td> Alpha Aesar </td><td> 101-84-8 </td><td></td></tr><tr><td> 1,2-hexadécanediol </td><td> TCI </td><td> 6920-24-7 </td><td></td></tr><tr><td> Pt (II) acétylacétonate, 97% </td><td> Aldrich </td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td> l&#39;isopropanol, 99,8%, anhydre </td><td> Acros </td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td> tétrachlorure de titane (TiCl4), 99,9% </td><td> Aldrich </td><td> 697079-25G </td><td> Extrêmement sensible à l&#39;air </td></tr><tr><td> dioxyde de titane, DSL 90T </td><td> DYESOL </td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td> terpinéol </td><td> MP Biomédical </td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> 3-mercaptopropionique (MPA), 99% </td><td> Alfa Aesar </td><td> A10435 </td><td> Forte odeur </td></tr><tr><td> octane, anhydre, 99% </td><td> Aldrich </td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

harvesting solar energy by means of charge-separating nanocrystals and their solids

Conjoindre matériaux semi-conducteurs différents dans un seul nano-composite fournit un moyen de synthèse pour le développement de matériaux nouveaux optoélectroniques qui proposent un meilleur contrôle de la distribution spatiale des porteurs de charges à travers les interfaces matérielles. Comme cette étude le démontre, une combinaison de donneur-accepteur nanocristaux (NC) des domaines dans une nanoparticule unique peut conduire à la réalisation de matériaux efficaces photocatalytiques 1-5, tandis qu&#39;un assemblage de couches de bailleurs de fonds et accepteur de type nanocristaux films donne lieu à des photovoltaïque matériaux. Initialement, le document met l&#39;accent sur la synthèse de nanocristaux inorganiques composites, comprenant ZnSe linéaire empilés, CdS et domaines Pt, qui, ensemble, promouvoir la séparation de charge photoinduite. Ces structures sont utilisées dans des solutions aqueuses pour la photocatalyse de l&#39;eau sous le rayonnement solaire, ce qui entraîne la production de H 2 gazeux. Afin d&#39;améliorer la séparation de photoinduitcharges, une morphologie nanotige avec un gradient linéaire provenant d&#39;un champ électrique est utilisé intrinsèque 5. L&#39;énergétique inter-domaines sont alors optimisées pour conduire les électrons photogénérés vers le site catalytique Pt tout en expulsant les trous à la surface de ZnSe domaines de régénération sacrificielle (via le méthanol). Ici, nous montrons que la seule façon efficace de produire de l&#39;hydrogène est d&#39;utiliser des ligands donneurs d&#39;électrons pour passiver les états de surface en ajustant l&#39;alignement niveau d&#39;énergie à l&#39;interface semiconducteur-ligand. Réduire de manière stable et efficace de l&#39;eau est permise par ces ligands en raison du fait qu&#39;ils sièges devenus vacants dans la bande de valence du domaine semi-conducteurs, ce qui empêche les trous énergétiques de la dégrader. Plus précisément, nous montrons que l&#39;énergie du trou est transférée à la partie ligand, quitter le domaine semi-fonctionnel. Cela nous permet de retourner l&#39;ensemble de nanocristaux ligand système à un état fonctionnel, lorsque les ligands sont dégradées, En ajoutant simplement de nouveaux ligands pour le système 4. Afin de promouvoir une séparation de charge photovoltaïque, nous utilisons un composite à deux couches solides de PbS et TiO 2 films. Dans cette configuration, les électrons sont injectés dans photoinduits TiO 2 et sont ensuite recueillies par une électrode FTO, tandis que les trous sont dirigés vers une électrode via des Au PbS couche 6. Pour développer ce dernier, nous introduisons un semi-conducteur encapsulées tableaux nanocristaux (SMENA) stratégie, qui permet une liaison CN PbS dans la matrice environnante de semi-conducteurs CdS. En conséquence, les solides fabriqués présentent une excellente stabilité thermique, attribuable à la structure hétéroépitaxiale de nanocristal-matrice interfaces, et de montrer convaincant lumière récolte performances dans les cellules solaires prototypes 7.

Watch this Scientific Journal Video about Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids at JoVE.com

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Une stratégie générale pour le développement de la charge de séparation semi-conducteurs composites nanocristaux déployables pour la production d&#39;énergie solaire est présenté. Nous montrons que l&#39;assemblage de nanocristaux domaines donneur-accepteur dans une géométrie nanoparticule unique donne lieu à une fonction photocatalytique, tout en vrac-hétérojonctions de donneur-accepteur films nanocristal peut être utilisé pour la conversion de l&#39;énergie photovoltaïque.

La récolte de l&#39;énergie solaire au moyen de nanocristaux de charge de séparation des solides et de leurs

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

harvesting-solar-energy-means-charge-separating-nanocrystals-their

Research

JoVE Journal

Engineering

14.0K vues.  Bowling Green State University. Une stratégie générale pour le développement de la charge de séparation semi-conducteurs composites nanocristaux déployables pour la production d'énergie solaire est présenté. Nous montrons que l'assemblage de nanocristaux domaines donneur-accepteur dans une géométrie nanoparticule unique donne lieu à une fonction photocatalytique, tout en vrac-hétérojonctions de donneur-accepteur films nanocristal peut être utilisé pour la conversion de l'éne...

Vidéo: Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

Caractérisation des modifications de surface par interférométrie en lumière blanche: Applications de pulvérisation ionique, ablation laser, tribologie et expériences

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Recherche

Ingénierie

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrication de nano-oxydes conducteurs transparents conçus par ablation laser

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Faire Enregistrez-efficacité SnS cellules solaires par évaporation thermique et Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Intégration de la Lumière de piégeage argent Nanostructures dans hydrogénée microcristalline cellules solaires en silicium par impression par transfert

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Quantitative Hardness Measurement by Instrumented AFM-indentation

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness measurements on an Au(111) surface with atomistic resolution of single plasticity events. A careful experimental procedure is described that includes the force sensor selection, its calibration, the calibration of the cantilever deflection detection system, and the minimization of instrumental drift for accurate and reproducible force-distance measurements. Also, a method for the data analysis is presented that allows the extraction of force-penetration curves from recorded force-distance curves. A typical curve displays a clear elastic deformation regime up to the first plasticity event, or pop-in, with a length in the range of one to two Burger's vectors. Later plasticity events exhibit the same magnitude. The work of plasticity is further extracted from the measurements. Finally, the hardness is determined in combination with the indentation curve using non-contact atomic force microscopy images of the remaining indents.

This experimental protocol describes how atomic force microscopy can be used to measure hardness at the true nanometer scale and to detect single atomistic plasticity events.

Dureté mesure quantitative par instrumenté AFM-indentation

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

Monovalents Cation dopage du CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PbI<sub&gt; 3</sub&gt; Pour Efficient cellules solaires perovskite

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

Fabrication à haute température de nanostructurés yttriée-Zircon (YSZ) par scellants<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xérogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

Bien alignées verticalement orienté ZnO nanotige tableaux et leur Application en inversé petite molécule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.

Intérieur évaluation expérimentale de l’efficacité et l’Irradiance Spot du Doublet achromatique sur verre (ADG) lentille de Fresnel pour concentrer l’énergie photovoltaïque

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar cells. In this work, we present high performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime and high crystal quality of epitaxial GaP layers. It is shown that by applying phosphorus (P)-diffusion layers into the Si substrate and a SiNx layer, the Si minority-carrier lifetime can be well-maintained during the GaP growth in the molecular beam epitaxy (MBE). By controlling the growth conditions, the high crystal quality of GaP was grown on the P-rich Si surface. The film quality is characterized by atomic force microscopy and high-resolution x-ray diffraction. In addition, MoOx was implemented as a hole-selective contact that led to a significant increase in the short-circuit current density. The achieved high device performance of the GaP/Si heterojunction solar cells establishes a path for further enhancement of the performance of Si-based photovoltaic devices.

Here, we present a protocol to develop high-performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime.

Développement de cellules solaires de hautes performances GaP/Si hétérojonction

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...